(57)【要約】【課題】特別の構成要素を新たに設置せずに、環境温度に起因するＴＰＴＰ現象が確実に抑制される薄膜磁気ヘッドを提供する。【解決手段】自身に流された電流によって磁界を発生させるコイル層と、このコイル層を取り囲むコイル絶縁層とを備えた、データを書き込むための電磁コイル素子を備えており、また、この電磁コイル素子を覆うように形成された被覆層を備えており、さらに、コイル絶縁層のトラック幅方向の幅が、コイル層全体を絶縁するのに必要な最小幅よりも大きくて、少なくとも４６μｍであり、コイル絶縁層のトラック幅方向に垂直な方向の長さが、コイル層全体を絶縁するのに必要な最小長よりも大きくて、少なくとも７５μｍである薄膜磁気ヘッドであって、コイル絶縁層の熱膨張率が、３０×１０−６／Ｋ以上であり、ヤング率が１ＧＰａ以上であって４ＧＰａ以下である薄膜磁気ヘッドが提供される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自身に流された電流によって磁界を発生させるコイル層と、該コイル層を取り囲むコイル絶縁層とを備えた、データを書き込むための電磁コイル素子を備えており、また、該電磁コイル素子を覆うように形成された被覆層を備えており、さらに、該コイル絶縁層のトラック幅方向の幅が、該コイル層全体を絶縁するのに必要な最小幅よりも大きくて、少なくとも４６μｍであり、該コイル絶縁層のトラック幅方向に垂直な方向の長さが、該コイル層全体を絶縁するのに必要な最小長よりも大きくて、少なくとも７５μｍである薄膜磁気ヘッドであって、
前記コイル絶縁層の熱膨張率が、３０×１０−６／Ｋ以上であり、該コイル絶縁層のヤング率が、１ＧＰａ以上であって４ＧＰａ以下であることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項２】
前記コイル絶縁層の熱膨張率が、６０×１０−６／Ｋ以上であることを特徴とする請求項１に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項３】
前記コイル層が２層構造を有しており、これに伴って、前記コイル絶縁層が２層構造を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項４】
前記電磁コイル素子が、下部磁極層と、浮上面側の端部において該下部磁極層との間で書き込みギャップ層を挟持する上部磁極層と、少なくとも該下部磁極層及び該上部磁極層の間を通過するように形成されており書き込み磁界を発生させるための書き込みコイル層と、該書き込みコイル層を取り囲む書き込みコイル絶縁層とを備えており、前記コイル層及び前記コイル絶縁層が、それぞれ該書き込みコイル層及び該書き込みコイル絶縁層であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項５】
前記電磁コイル素子が、主磁極層と、浮上面側の端が該主磁極層の浮上面側の端とギャップ層を介して対向する補助磁極層と、少なくとも該主磁極層及び該補助磁極層の間を通過するように形成されており書き込み磁界を発生させるための書き込みコイル層と、該書き込みコイル層を取り囲む書き込みコイル絶縁層と、該書き込みコイル層のコイル面と平行なコイル面を有しており該主磁極層及び該補助磁極層の間の領域以外の領域に形成されているバッキングコイル層と、該バッキングコイル層を取り囲むバッキングコイル絶縁層とを備えており、前記コイル層及び前記コイル絶縁層が、それぞれ該書き込みコイル層及び該書き込みコイル絶縁層であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項６】
前記電磁コイル素子が、主磁極層と、浮上面側の端が該主磁極層の浮上面側の端とギャップ層を介して対向する補助磁極層と、少なくとも該主磁極層及び該補助磁極層の間を通過するように形成されており書き込み磁界を発生させるための書き込みコイル層と、該書き込みコイル層を取り囲む書き込みコイル絶縁層と、該書き込みコイル層のコイル面と平行なコイル面を有しており該主磁極層及び該補助磁極層の間の領域以外の領域に形成されているバッキングコイル層と、該バッキングコイル層を取り囲むバッキングコイル絶縁層とを備えており、前記コイル層及び前記コイル絶縁層が、それぞれ該バッキングコイル層及び該バッキングコイル絶縁層であることを特徴とする請求項１、２、３又は５に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項７】
前記電磁コイル素子の浮上面側の端を、熱膨張によって磁気記録媒体に向かって突出させるための少なくとも１つの発熱部を備えていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項８】
前記薄膜磁気ヘッドが、データを読み出すための磁気抵抗効果素子をさらに備えており、前記発熱部が、該磁気抵抗効果素子と前記電磁コイル素子との間に設けられていることを特徴とする請求項７に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッドと、該薄膜磁気ヘッドを支持する支持機構とを備えていることを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項１０】
請求項９に記載のヘッドジンバルアセンブリを少なくとも１つ備えており、少なくとも１つの磁気記録媒体と、該少なくとも１つの磁気記録媒体に対して前記薄膜磁気ヘッドが行う書き込み及び読み出し動作を制御するための記録再生制御回路と、前記薄膜磁気ヘッドが前記少なくとも１つの発熱部を備えている場合には該発熱部による発熱動作を制御するための発熱制御回路とをさらに備えていることを特徴とする磁気ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイル層及びコイル絶縁層を備えた電磁コイル素子を備えている磁気記録用の薄膜磁気ヘッド、この薄膜磁気ヘッドを備えたヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）及びこのＨＧＡを備えた磁気ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスク装置が備えている薄膜磁気ヘッドは、信号の書き込み又は読み出しに際して、回転する磁気記録媒体である磁気ディスク上において流体力学的に所定の間隙（浮上量）をもって浮上する。薄膜磁気ヘッドは、この浮上状態において、電磁コイル素子から発生する書き込み磁界を用いて磁気ディスクにデータの書き込みを行い、磁気抵抗（ＭＲ）効果素子によって磁気ディスクからの信号磁界を感受してデータの読み出しを行う。
【０００３】
近年の磁気ディスク装置の大容量化に伴う高記録密度化に対応して、薄膜磁気ヘッドのトラック幅はより小さな値に設定されている。また、この設定によって懸念される書き込み及び読み出し能力の低下を回避するために、最近の磁気ディスク装置においては、浮上量をより低下させて、電磁コイル素子及びＭＲ効果素子からなる磁気ヘッド素子の端と磁気ディスク表面との磁気的な実効距離ｄＭをより小さく設計する傾向にある。実際に、この実効距離ｄＭの値は、１０ｎｍ程度又はそれ以下に設定されている。
【０００４】
この磁気ヘッド素子が有する電磁コイル素子に書き込み電流を印加すると、ジュール熱及び渦電流損熱等によって、磁気ヘッド素子自身の温度が上昇する。また、磁気ディスク装置内の他の部品からの熱によって、さらには外的な使用環境に応じた磁気ディスク装置内部の温度上昇に伴って、磁気ヘッド素子の温度が上昇する場合もある。
【０００５】
このような、磁気ヘッド素子の内部又は外部からの熱による、積極的な制御を受けていない温度である「環境温度」の上昇に伴って、磁気ヘッド素子端が磁気ディスク表面方向に突出する、いわゆるＴＰＴＰ（Thermal Pole Tip Protrusion）現象が発生する。実際、磁気ヘッド素子においては、Ｃｕ等の導体金属材料で形成されている書き込みコイル層、磁性金属材料で形成されている磁極層、及びフォトレジスト等の樹脂材料で形成されている書き込みコイル絶縁層がその体積の大部分を占めている一方、この磁気ヘッド素子を覆っている被覆層は、その全体がアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等の絶縁材料で構成されている。この場合、一般に、金属材料の熱膨張率及び樹脂材料の熱膨張率は、絶縁材料の熱膨張率よりも、それぞれ２〜３倍程度及び１０倍程度大きい。その結果、このような磁気ヘッド素子及び被覆層の間の熱膨張率の大きな差によって、大きなＴＰＴＰ現象が発生してしまう。
【０００６】
ここで、実効距離ｄＭが上述したような微小値に設定されている場合、突出した磁気ヘッド素子の端が磁気ディスク表面に接触してしまうおそれが生じる。このような接触が生じた場合、その際の摩擦熱によってＭＲ効果素子の電気抵抗値が変化し、異常信号が発生してしまうなどの問題（サーマルアスペリティ（thermal asperity））が起こり得る。さらには、クラッシュが発生する危険性も高くなる。
【０００７】
このような問題を回避するために、薄膜磁気ヘッド内に発熱体を設け、むしろＴＰＴＰ現象を積極的に利用して、実効距離ｄＭを制御する技術が開示されている（例えば、特許文献１）。この技術においては、あらかじめ発熱体の熱量による突出を見込んで実効距離ｄＭを設計し、駆動時には発熱体への通電量によって実効距離ｄＭの調整を図っている。しかしながら、このように発熱体を用いて実効距離ｄＭの調整をする際にも、制御が困難な環境温度に応じてＴＰＴＰ現象が生じる度合いをできるだけ小さくすることが依然必要となる。
【０００８】
環境温度によって引き起こされるＴＰＴＰ現象を抑制する方策として、例えば特許文献２には、変換器を含む最終層と基板との間に、低いヤング率を有する伸縮継手を備えた磁気ヘッドが開示されている。このヘッドにおいては、伸縮継手が基板及び最終層の膨張変形を吸収する。また、特許文献３には、オーバーコート層内により低い熱伝導率を有する熱ブロック層を形成することによって、オーバーコート層の突出を抑制してヘッドクラッシュの問題を改善する技術が開示されている。さらに、特許文献４においては、上部保護層又は下部保護層の浮上面側によりヤング率の高い層、その後方にそれよりもヤング率の低い層を設けることによって、クラッシュの危険性を増大させる変形を生じさせない磁気ヘッドが得られるとしている。
【０００９】
さらにまた、特許文献５においては、書き込みコイル層を取り囲む絶縁層の体積を、保護膜の厚さに対して所定値に規定することによって、ＴＰＴＰ現象の低減が図られている。すなわち、特許文献２〜４に記載された技術のように特定の材料からなる特別の構成要素を設置せず、比較的簡便に対策が講じられている。
【００１０】
【特許文献１】米国特許第５９９１１１３号明細書
【特許文献２】特開２００４−１１８９９５号公報
【特許文献３】特開２００４−１９９７９７号公報
【特許文献４】特開２０００−３０６２１３号公報
【特許文献５】特開２００５−２８５２３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、以上に述べた従来技術においてもなお、場合によっては、環境温度によるＴＰＴＰ現象の抑制が不十分であるという問題が生じていた。
【００１２】
例えば、特許文献２の技術においては、ベースコートの熱膨張率と変換器が含む金属層の熱膨張率とを同等にする必要があり、材料選択上の制限がある。さらに、変換器からの熱によるベースコートやオーバーコートの膨張変形への対策は不十分である。また、特許文献３の技術においては、熱ブロック層の存在によりオーバーコート層の突出を抑制することは可能となるが、磁気ヘッド素子の突出を抑制することは困難である。
【００１３】
さらに、特許文献４の技術においては、各保護層の大きさ、及びヤング率の具体的な範囲がなんら開示されていないので、確実なＴＰＴＰ現象の抑制は難しい。実際、ＴＰＴＰ現象における突出量はナノメートル（ｎｍ）から十ｎｍのオーダーであり、このように非常に微細な量の制御、抑制には、各保護層の大きさ及びヤング率の規定が不可欠となる。さらに、これらの値の取り得る範囲には、当然、各保護層の熱膨張率の値が影響するので、熱膨張率に関して具体的な規定のないこの技術においては、ＴＰＴＰ現象の抑制を確実に行うことが困難となる。
【００１４】
このような事情は、特許文献５の技術においても同様である。確かに、特許文献５に記載された技術は、特別の構成要素を新たに設置せず、特許文献４の技術と比べてもより簡便に対策を講じているが、書き込みコイル層を取り囲む絶縁層の体積を具体的に規定するのみであって、この絶縁層のヤング率や熱膨張率の可能な範囲を具体的に開示していない。実際、ＴＰＴＰ現象の確実な抑制には、この絶縁層の体積範囲のみの規定では不十分である。
【００１５】
従って、本発明の目的は、特別の構成要素を新たに設置せずに、環境温度に起因するＴＰＴＰ現象が確実に抑制される薄膜磁気ヘッド、この薄膜磁気ヘッドを備えたＨＧＡ及びこのＨＧＡを備えた磁気ディスク装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明について説明する前に、明細書において用いられる用語の定義を行う。基板の素子形成面に形成された磁気ヘッド素子の積層構造において、基準となる層よりも基板側にある構成要素を、基準となる層の「下」又は「下方」にあるとし、基準となる層よりも積層される方向側にある構成要素を、基準となる層の「上」又は「上方」にあるとする。例えば、「絶縁層上に下部磁極層がある」とは、下部磁極層が、絶縁層よりも積層される方向側にあることを意味する。
【００１７】
本発明によれば、自身に流された電流によって磁界を発生させるコイル層と、このコイル層を取り囲むコイル絶縁層とを備えた、データを書き込むための電磁コイル素子を備えており、また、この電磁コイル素子を覆うように形成された被覆層を備えており、さらに、コイル絶縁層のトラック幅方向の幅が、コイル層全体を絶縁するのに必要な最小幅よりも大きくて、少なくとも４６μｍであり、コイル絶縁層のトラック幅方向に垂直な方向の長さ（浮上面（ＡＢＳ）側から見て奥行き方向の長さ）が、コイル層全体を絶縁するのに必要な最小長よりも大きくて、少なくとも７５μｍである薄膜磁気ヘッドであって、コイル絶縁層の熱膨張率が、３０×１０−６／Ｋ以上であり、コイル絶縁層のヤング率が、１ＧＰａ以上であって４ＧＰａ以下である薄膜磁気ヘッドが提供される。
【００１８】
コイル絶縁層の大きさ、熱膨張率及びヤング率が、以上に述べたような適切な範囲に設定されている場合、十分な大きさと適切な硬さを有するコイル絶縁層が、環境温度上昇分の熱を十分に吸収して大きく膨張し、環境温度の影響を、主に磁気ヘッド素子のＡＢＳとは別の方向に逃がす働きをする。その結果、磁気ヘッド素子の他の部分の熱膨張が抑制され、しかも磁気ヘッド素子端が大きく磁気ディスク方向に押し出されることが回避される。これにより、特別の構成要素を新たにヘッド内部に設置することなく、環境温度に起因して磁気ヘッド素子端が突出するＴＰＴＰ現象が、確実に抑制される。
【００１９】
ここで、コイル絶縁層の熱膨張率が、６０×１０−６／Ｋ以上であることがより好ましい。このような設定によって、環境温度に起因して磁気ヘッド素子端が突出するＴＰＴＰ現象が、より確実に抑制される。
【００２０】
また、コイル層が２層構造を有しており、これに伴って、コイル絶縁層が２層構造を有していることも好ましい。この場合、２つのコイル絶縁層のうち少なくとも一方が、上述した範囲に設定されていればよい。
【００２１】
ここで、１つの実施形態として、電磁コイル素子が、下部磁極層と、ＡＢＳ側の端部において下部磁極層との間で書き込みギャップ層を挟持する上部磁極層と、少なくとも下部磁極層及び上部磁極層の間を通過するように形成されており書き込み磁界を発生させるための書き込みコイル層と、書き込みコイル層を取り囲む書き込みコイル絶縁層とを備えており、上述したコイル層及びコイル絶縁層が、それぞれこれらの書き込みコイル層及び書き込みコイル絶縁層であることも好ましい。
【００２２】
また、他の実施形態として、電磁コイル素子が、主磁極層と、ＡＢＳ側の端が主磁極層のＡＢＳ側の端とギャップ層を介して対向する補助磁極層と、少なくとも主磁極層及び補助磁極層の間を通過するように形成されており書き込み磁界を発生させるための書き込みコイル層と、書き込みコイル層を取り囲む書き込みコイル絶縁層と、書き込みコイル層のコイル面と平行なコイル面を有しており主磁極層及び補助磁極層の間の領域以外の領域に形成されているバッキングコイル層と、バッキングコイル層を取り囲むバッキングコイル絶縁層とを備えており、上述したコイル層及びコイル絶縁層が、それぞれこれらの書き込みコイル層及び書き込みコイル絶縁層であることも好ましい。
【００２３】
さらに、他の実施形態として、電磁コイル素子が、主磁極層と、ＡＢＳ側の端が主磁極層のＡＢＳ側の端とギャップ層を介して対向する補助磁極層と、少なくとも主磁極層及び補助磁極層の間を通過するように形成されており書き込み磁界を発生させるための書き込みコイル層と、書き込みコイル層を取り囲む書き込みコイル絶縁層と、書き込みコイル層のコイル面と平行なコイル面を有しており主磁極層及び補助磁極層の間の領域以外の領域に形成されているバッキングコイル層と、バッキングコイル層を取り囲むバッキングコイル絶縁層とを備えており、上述したコイル層及びコイル絶縁層が、それぞれこれらのバッキングコイル層及びバッキングコイル絶縁層であることも好ましい。
【００２４】
また、以上に述べた薄膜磁気ヘッドが、電磁コイル素子のＡＢＳ側の端を、熱膨張によって磁気記録媒体に向かって突出させるための少なくとも１つの発熱部を備えていることも好ましい。この場合、この薄膜磁気ヘッドが、データを読み出すためのＭＲ効果素子をさらに備えており、発熱部が、ＭＲ効果素子と電磁コイル素子との間に設けられていることも好ましい。
【００２５】
本発明によれば、また、上述した薄膜磁気ヘッドと、この薄膜磁気ヘッドを支持する支持機構とを備えているＨＧＡが提供される。
【００２６】
本発明によれば、さらにまた、上述したＨＧＡを少なくとも１つ備えており、少なくとも１つの磁気記録媒体と、この少なくとも１つの磁気記録媒体に対して薄膜磁気ヘッドが行う書き込み及び読み出し動作を制御するための記録再生制御回路と、薄膜磁気ヘッドが少なくとも１つの発熱部を備えている場合にはこの発熱部による発熱動作を制御するための発熱制御回路とをさらに備えている磁気ディスク装置が提供される。
【００２７】
上述したように、本発明においては、コイル絶縁層の大きさ、熱膨張率及びヤング率が適切に規定されており、決定が困難な環境温度に起因するＴＰＴＰ現象が確実に抑制されているので、薄膜磁気ヘッドが発熱部を備えている場合においても、発熱制御回路の制御信号値を用いることによって、所望の適切な磁気ヘッド素子端の突出を得ることが確実に可能となる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明による薄膜磁気ヘッド、ＨＧＡ及び磁気ディスク装置によれば、特別の構成要素を新たに設置せずに、環境温度に起因するＴＰＴＰ現象を確実に抑制することができる。これにより、低浮上量を維持しつつ、サーマルアスペリティやクラッシュ等の問題が回避可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下に、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面において、同一の要素は、同一の参照番号を用いて示されている。また、図面中の構成要素内及び構成要素間の寸法比は、図面の見易さのため、それぞれ任意となっている。
【００３０】
図１は、本発明による磁気ディスク装置の一実施形態における要部の構成を概略的に示す斜視図である。
【００３１】
図１において、１０は、スピンドルモータ１１の回転軸の回りを回転する複数の、磁気記録媒体としての磁気ディスク、１２は、薄膜磁気ヘッド（スライダ）２１をトラック上に位置決めするためのアセンブリキャリッジ装置、１３は、この薄膜磁気ヘッドの書き込み及び読み出し動作を制御するための記録再生回路をそれぞれ示している。
【００３２】
アセンブリキャリッジ装置１２には、複数の駆動アーム１４が設けられている。これらの駆動アーム１４は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１５によってピボットベアリング軸１６を中心にして角揺動可能であり、この軸１６に沿った方向にスタックされている。各駆動アーム１４の先端部には、ＨＧＡ１７が取り付けられている。各ＨＧＡ１７には、薄膜磁気ヘッド（スライダ）２１が、各磁気ディスク１０の表面に対向するように設けられている。磁気ディスク１０、駆動アーム１４、ＨＧＡ１７及びスライダ２１は、単数であってもよい。
【００３３】
また、記録再生回路１３は、後に説明するように、薄膜磁気ヘッド２１が、磁気ヘッド素子の浮上面（ＡＢＳ）側の端を熱膨張によって磁気ディスク１０に向かって突出させるための発熱部を備えている場合、この発熱部に供給する発熱用電流を調整して発熱部による発熱動作を制御するための発熱制御回路を兼ねていてもよい。この場合の記録再生及び発熱制御回路１３の構成については、後に詳細に説明する。
【００３４】
図２は、本発明によるＨＧＡ、及びこのＨＧＡの先端部に装着されている薄膜磁気ヘッド（スライダ）の一実施形態を示す斜視図である。
【００３５】
図２に示すように、ＨＧＡ１７は、サスペンション２０の先端部に、磁気ヘッド素子を有するスライダ２１を固着し、さらにそのスライダ２１の端子電極に配線部材２５の一端を電気的に接続して構成される。
【００３６】
サスペンション２０は、ロードビーム２２と、このロードビーム２２上に固着され支持された弾性を有するフレクシャ２３と、ロードビーム２２の基部に設けられたベースプレート２４と、フレクシャ２３上に設けられておりリード導体及びその両端に電気的に接続された接続パッドからなる配線部材２５とから主として構成されている。なお、図示されていないが、サスペンション２０の途中にヘッド駆動用ＩＣチップを装着してもよい。
【００３７】
同じく図２において、薄膜磁気ヘッド（スライダ）２１は、適切な浮上量を得るように加工されたＡＢＳ３０と、素子形成面３１に設けられた磁気ヘッド素子３２と、磁気ヘッド素子３２を覆うように素子形成面３１上に設けられた被覆層３９と、被覆層３９の層面から露出しているそれぞれ２つの信号端子電極３６及び３７とを備えている。ここで、磁気ヘッド素子３２は、読み出し用のＭＲ効果素子３３と、書き込み用の電磁コイル素子３４とから構成されており、信号端子電極３６及び３７は、これらＭＲ効果素子３３及び電磁コイル素子３４にそれぞれ接続されている。
【００３８】
ＭＲ効果素子３３及び電磁コイル素子３４においては、各素子の一端がＡＢＳ３０側のヘッド端面３００に達している。これらの端が磁気ディスクと対向することによって、信号磁界の感受による読み出しと信号磁界の印加による書き込みとが行われる。
【００３９】
さらに、後に説明するように、薄膜磁気ヘッド２１が発熱部３５を備えている場合、被覆層３９の層面から露出した２つの駆動端子電極３８が、この発熱層に接続されて設置される。この際、２つの駆動端子電極３８は、４つの信号端子電極３６及び３７の群の両側にそれぞれ配置されている。これは、特開２００４−２３４７９２号公報に記載されているように、ＭＲ効果素子３３の配線と電磁コイル素子３４の配線との間におけるクロストークを防止することができる配置である。ただし、クロストークが許容される場合には、２つの駆動端子電極３８が、例えば４つの信号端子電極３６及び３７の何れかの間の位置等に配置されていてもよい。なお、これらの端子電極の数は、図２の形態に限定されるものではない。図２において端子電極は合計６つであるが、例えば、電極を５つとした上でグランドをスライダ基板に接地した形態でもよい。
【００４０】
発熱部３５は、例えば図２のように、磁気ヘッド素子３２に関してヘッド端面３００とは反対側の位置に設けられてもよい。または、後述するように、例えばＭＲ効果素子３３と電磁コイル素子３４との間であってヘッド端面３００の近傍に設けられてもよい。発熱部３５が設けられた場合、磁気ヘッド素子３２は、発熱部３５への通電によって発生した熱によって自身が熱膨張することにより、又は自らを取り囲む材料の熱膨張によって押し出されることにより、ヘッド端面３００を隆起させる形で磁気ディスク表面方向に突出する。この突出動作を発熱部３５への通電量の調整により制御することによって、磁気ヘッド素子３２の端と磁気ディスク表面との磁気的な実効距離ｄＭを所望の微小値に制御することができる。
【００４１】
図３（Ａ）は、本発明による薄膜磁気ヘッドの一実施形態における要部の構成を示す、図２のＡ−Ａ線断面図である。また、図３（Ｂ）はそのＡ−Ａ線断面を含む斜視図である。なお、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すヘッドにおいて、発熱部３５が設けられていてもよいが、同図においてはその構成は省略されている。
【００４２】
図３（Ａ）において、２１０はアルティック（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ）等からなるスライダ基板であり、磁気ディスク表面に対向するＡＢＳ３０を有している。このスライダ基板２１０のＡＢＳ３０を底面とした際の一つの側面である素子形成面３１に、読み出し用のＭＲ効果素子３３と、書き込み用の電磁コイル素子３４と、これらの素子を保護する被覆層３９とが主に形成されている。
【００４３】
ＭＲ効果素子３３は、ＭＲ積層体３３２と、この積層体を挟む位置に配置されている下部シールド層３３０及び上部シールド層３３４とを含む。下部シールド層３３０及び上部シールド層３３４は金属層であるが、例えば、フレームめっき法を含むパターンめっき法等によって形成された厚さ０.５〜３μｍ程度のＮｉＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ若しくはＦｅＺｒＮ等で構成することができる。
【００４４】
ＭＲ積層体３３２は、面内通電型（ＣＩＰ（Current In Plain））巨大磁気抵抗（ＧＭＲ（Giant Magneto Resistive））多層膜、垂直通電型（ＣＰＰ（Current Perpendicular to Plain））ＧＭＲ多層膜、又はトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ（Tunnel Magneto Resistive））多層膜を含み、非常に高い感度で磁気ディスクからの信号磁界を感受する。上下部シールド層３３４及び３３０は、ＭＲ積層体３３２が雑音となる外部磁界の影響を受けることを防止する。
【００４５】
このＭＲ積層体３３２がＣＩＰ-ＧＭＲ多層膜を含む場合、上下部シールド層３３４及び３３０の各々とＭＲ積層体３３２との間に絶縁用の上下部シールドギャップ層がそれぞれ設けられる。さらに、ＭＲ積層体３３２にセンス電流を供給して再生出力を取り出すためのＭＲリード導体層が形成される。一方、ＭＲ積層体３３２がＣＰＰ-ＧＭＲ多層膜又はＴＭＲ多層膜を含む場合、上下部シールド層３３４及び３３０はそれぞれ上下部の電極層としても機能する。この場合、上下部シールドギャップ層とＭＲリード導体層とは不要であって省略される。なお、図示されていないが、ＭＲ積層体３３２のヘッド端面３００とは反対側のシールド層間には絶縁層が形成され、さらに、ＭＲ積層体３３２のトラック幅方向の両側には、絶縁層か、又は磁区の安定化用の縦バイアス磁界を印加するための、バイアス絶縁層及び強磁性材料からなるハードバイアス層が形成される。
【００４６】
ＭＲ積層体３３２は、例えば、ＴＭＲ効果多層膜を含む場合、ＩｒＭｎ、ＰｔＭｎ、ＮｉＭｎ、ＲｕＲｈＭｎ等からなる厚さ５〜１５ｎｍ程度の反強磁性層と、例えば強磁性材料であるＣｏＦｅ等、又はＲｕ等の非磁性金属層を挟んだ２層のＣｏＦｅ等から構成されており反強磁性層によって磁化方向が固定されている磁化固定層と、例えばＡｌ、ＡｌＣｕ等からなる厚さ０.５〜１ｎｍ程度の金属膜が真空装置内に導入された酸素によって又は自然酸化によって酸化された非磁性誘電材料からなるトンネルバリア層と、例えば強磁性材料である厚さ１ｎｍ程度のＣｏＦｅ等と厚さ３〜４ｎｍ程度のＮｉＦｅ等との２層膜から構成されておりトンネルバリア層を介して磁化固定層との間でトンネル交換結合をなす磁化自由層とが、順次積層された構造を有している。
【００４７】
電磁コイル素子３４は、下部磁極層３４０、書き込みギャップ層３４１、書き込みコイル層３４３、書き込みコイル絶縁層３４４及び上部磁極層３４５を備えている。書き込みコイル層３４３は、下部書き込みコイル層３４３０及び上部書き込みコイル層３４３１の２層構造となっており、１ターンの間に少なくとも下部磁極層３４０及び上部磁極層３４５の間を通過するように形成されている。下部磁極層３４０及び上部磁極層３４５は、書き込みコイル層３４３によって誘導された磁束の導磁路となっている。
【００４８】
ここで、下部磁極層３４０は、下部ヨーク層３４００と、下部ヨーク層３４００のＡＢＳ３０側（ヘッド端面３００側）の端部上であってヘッド端面３００に達する位置に形成されており、上面が書き込みギャップ層３４１と接面している下部磁極部３４０１とを備えている。下部ヨーク層３４００は金属層であって、例えば、スパッタリング法、フレームめっき法を含むパターンめっき法等を用いて形成された厚さ０.５〜３.５μｍ程度のＮｉＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ、ＦｅＺｒＮ等で構成されており、下部磁極部３４０１もまた金属部であって、例えば、スパッタリング法等を用いて形成された厚さ０.２５〜０.６μｍ程度のＮｉＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ、ＦｅＺｒＮ等で構成されている。ここで、下部磁極部３４０１においては、飽和磁束密度が下部ヨーク層３４００よりも大きく設定されており、例えば少なくとも２.０テスラ（Ｔ）以上となっている。
【００４９】
また、上部磁極層３４５は、下面が書き込みギャップ層３４１と接面している上部磁極部３４５０と、ＡＢＳ側の端部が上部磁極部３４５０と接面している上部ヨーク層３４５１とを備えている。上部磁極部３４５０は金属部であって、例えば、スパッタリング法、フレームめっき法を含むパターンめっき法等を用いて形成された厚さ１〜３μｍ程度のＮｉＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ、ＦｅＺｒＮ等で構成されており、上部ヨーク層３４５１もまた金属層であって、例えば、フレームめっき法を含むパターンめっき法等を用いて形成された厚さ０.５〜３.０μｍ程度のＮｉＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ若しくはＦｅＺｒＮ等で構成されている。ここで、上部磁極部３４５０の飽和磁束密度は、上部ヨーク層３４５１よりも大きく、例えば少なくとも２.０Ｔ以上となっている。
【００５０】
下部磁極部３４０１及び上部磁極部３４５０が、書き込みギャップ層３４１のうちＡＢＳ側（ヘッド端面３００）側の端部を挟持している。この書き込みギャップ層３４１の端部位置からの漏洩磁界によって磁気ディスクに書き込みが行なわれる。なお、下部磁極部３４０１及び上部磁極部３４５０の磁気ディスク側の端は、ヘッド端面３００に達しているが、ヘッド端面３００には、極めて薄い保護膜としてダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）等のコーティングが施されている。また、書き込みコイル層３４３は同図において２層構造を有しているが、単層、３層以上又はヘリカルコイルでもよい。
【００５１】
さらに、上部シールド層３３４と下部磁極層３４０との間には、ＭＲ効果素子３３及び電磁コイル素子３４を分離するための絶縁材料又は金属材料等からなる非磁性層が設けられているが、後述するように同層は必ずしも必要ではなく、同層を省略して、下部磁極層を上部シールド層で兼用してもよい。
【００５２】
書き込みコイル絶縁層３４４は、下部書き込みコイル層３４３０を取り囲む下部書き込みコイル絶縁層３４４０と、上部書き込みコイル層３４３１を取り囲む上部書き込みコイル絶縁層３４４１との２層構造となっている。この書き込みコイル絶縁層３４４は、書き込みコイル層３４３と上下部磁極層３４５及び３４０との間を電気的に絶縁するために設けられている。また、下部書き込みコイル層３４３０及び下部書き込みコイル絶縁層３４４０と、上部書き込みコイル層３４３１及び上部書き込みコイル絶縁層３４４１との間には、両者間の電気的絶縁のための上下部コイル絶縁層３４２が、さらに設けられている。
【００５３】
ここで、下部書き込みコイル層３４３０及び上部書き込みコイル層３４３１はそれぞれ金属層であり、例えば、フレームめっき法等を用いて形成された厚さ０.３〜５μｍ程度のＣｕ等で構成されている。また、下部書き込みコイル絶縁層３４４０及び上部書き込みコイル絶縁層３４４１はそれぞれ樹脂層であり、例えばフォトリソグラフィ法等を用いて形成された厚さ０.５〜７μｍ程度の加熱キュアされたフォトレジスト等でそれぞれ構成されている。さらに、書き込みギャップ層３４１は絶縁層であり、例えば、スパッタリング法、ＣＶＤ法等を用いて形成された厚さ０.０１〜０.１μｍ程度のＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＡｌＮ又はＤＬＣ等で構成されている。
【００５４】
このように、書き込みコイル絶縁層３４４は樹脂材料で構成されており、上下部シールド層３３４及び３３０、上下部磁極層３４５及び３４０等は金属材料で構成されている。これに対して、被覆層３９は絶縁材料からなり、例えば、スパッタリング法等を用いて形成されたＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２等で構成されている。ここで、一般に、金属材料の熱膨張率及び樹脂材料の熱膨張率は、絶縁材料の熱膨張率よりも、それぞれ２〜３倍程度及び１０倍程度大きい。その結果、このような磁気ヘッド素子及び被覆層の間の熱膨張率の差が原因となり、環境温度によって磁気ヘッド素子３２のヘッド端面３００側の端が突出するＴＰＴＰ現象が発生してしまう。
【００５５】
本発明の薄膜磁気ヘッドにおいては、この環境温度に起因するＴＰＴＰ現象を確実に抑制するために、所定の大きさを有する書き込みコイル絶縁層３４４において、熱膨張率及びヤング率が、以下のように規定されている。
【００５６】
すなわち、図３（Ｂ）に示すように、書き込みコイル絶縁層３４４の大きさに関しては、トラック幅方向の幅ＷＣＩが、書き込みコイル層３４３全体を絶縁するのに必要な最小幅ＷＣよりも大きくて、少なくとも４６μｍ又はそれ以上となっており、トラック幅方向に垂直な方向の長さ（ＡＢＳ３０側から見て奥行き方向の長さ）ＬＣＩが、書き込みコイル層３４３全体を絶縁するのに必要な最小長ＬＣよりも大きくて、少なくとも７５μｍ又はそれ以上となっている。
【００５７】
このような書き込みコイル絶縁層３４４において、熱膨張率ｌＩＮは、少なくとも３０×１０−６／Ｋ又はそれ以上に設定されており、ヤング率ＹＩＮは、１ＧＰａ以上であって４ＧＰａ以下に設定されている。なお、最小幅ＷＣ及び最小長ＬＣは、書き込みコイル層３４３のトラック幅方向の幅及びトラック幅方向に垂直な方向の長さよりもそれぞれ、０.１〜１μｍ程度大きな値となるが、実質的に、書き込みコイル層３４３自体の幅及び長さとみなしてもよい。
【００５８】
このような本発明に係る書き込みコイル絶縁層３４４に対して、従来用いられてきたフォトレジスト層からなる書き込みコイル絶縁層においては、熱膨張率ｌＩＮが３０×１０−６／Ｋ程度であって、ヤング率ＹＩＮが６ＧＰａ程度であることが、実験及びシミュレーションを用いることによって本願発明者等により確認されている。従って、本発明に係る書き込みコイル絶縁層３４４は、従来よりも大きな熱膨張率ｌＩＮを有し、その上で、従来よりも小さいが所定の下限を持つ範囲のヤング率ＹＩＮを備えていることが理解される。なお、これらの熱膨張率ｌＩＮ及びヤング率ＹＩＮの値は、例えば原材料となるフォトレジストのバルク値ではなく、実際に微細加工された形状の微小体積での値であることに留意すべきである。
【００５９】
ここで、書き込みコイル絶縁層３４４がフォトレジストから構成されている場合、ヤング率及び熱膨張率を所望の値に設定する方法として、キュア温度、レジスト種（ノボラック系等）、レジスト粘度、及び露光条件の選択・調整、その他、ヤング率及び熱膨張係数に影響を与える手段を用いてよい。
【００６０】
書き込みコイル絶縁層３４４の大きさ、熱膨張率ｌＩＮ及びヤング率ＹＩＮが、以上に述べたような適切な範囲に設定されている場合、のちに実施例として示すように、十分な大きさと適切な硬さを有する書き込みコイル絶縁層３４４が、環境温度上昇分の熱を十分に吸収して大きく膨張し、環境温度の影響を、主に磁気ヘッド素子３２のＡＢＳとは別の方向に逃がす働きをする。その結果、磁気ヘッド素子３２の他の部分の熱膨張が抑制され、しかも磁気ヘッド素子端が大きく磁気ディスク方向に押し出されることが回避される。これにより、特別の構成要素を新たにヘッド内部に設置することなく、環境温度に起因して磁気ヘッド素子端が突出するＴＰＴＰ現象が、確実に抑制される。
【００６１】
図４（Ａ）〜（Ｅ）は、本発明による薄膜磁気ヘッドの変更態様における要部の構成を示す概略図である。ここで、図４（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｄ）は図２のＡ−Ａ線断面図であり、図４（Ｃ）及び（Ｅ）は、素子形成面側から透視的に見た平面図である。
【００６２】
図４（Ａ）によれば、電磁コイル素子４０は、単層構造の書き込みコイル層４０３を有している。これに対応して、書き込みコイル絶縁層４０４も単層となっている。この場合においても、書き込みコイル絶縁層４０３の大きさ、熱膨張率ｌＩＮ及びヤング率ＹＩＮが、上述した範囲に設定されることによって、磁気ヘッド素子の他の部分の熱膨張が抑制され、しかも磁気ヘッド素子端が大きく磁気ディスク方向に押し出されることが回避される。これにより、環境温度に起因したＴＰＴＰ現象が、確実に抑制される。
【００６３】
図４（Ｂ）によれば、２層構造の書き込みコイル層を有する電磁コイル素子４１においては、書き込みコイル絶縁層４１４もそれに対応して、上下部書き込みコイル絶縁層４１４１及び４１４０の２層構造となっている。ここで、この２層のうち、上部書き込みコイル絶縁層４１４１のみが、上述した範囲の大きさ、熱膨張率ｌＩＮ及びヤング率ＹＩＮを有していて、下部書き込みコイル絶縁層４１４０においては、少なくとも長さＬＬＣＩが上述した下限値よりも小さくなっていてもよい。または、図４（Ｃ）に示したように、下部書き込みコイル絶縁層４１４０′の幅ＷＬＣＩが、上述した下限値よりも小さくなっていてもよい。これらの場合においても、上部書き込みコイル絶縁層４１４１又は４１４１′が上述した条件を満たしているので、環境温度に起因したＴＰＴＰ現象が確実に抑制される。
【００６４】
さらに、図４（Ｄ）に示すように、下部書き込みコイル絶縁層４２４０のみが、上述した範囲の大きさ、熱膨張率ｌＩＮ及びヤング率ＹＩＮを有しており、上部書き込みコイル絶縁層４２４１においては、少なくとも長さＬＵＣＩが上述した下限値よりも小さくなっていてもよい。または、図４（Ｅ）に示したように、上部書き込みコイル絶縁層４２４１′の幅ＷＬＣＩが、上述した下限値よりも小さくなっていてもよい。これらの場合においても、下部書き込みコイル絶縁層４２４０又は４２４０′が上述した条件を満たしているので、環境温度に起因したＴＰＴＰ現象が確実に抑制される。
【００６５】
すなわち、上下部書き込みコイル絶縁層のうち少なくとも一方が、上述した条件を満たしていればよい。さらに、書き込みコイル層が３層以上の多層構造であり、これに対応して書き込みコイル絶縁層が３層以上の多層構造となっている場合においても、いずれかの層が上述した条件を満たしていれば、環境温度に起因したＴＰＴＰ現象が確実に抑制される。
【００６６】
図５は、本発明による薄膜磁気ヘッドの他の実施形態における要部の構成を示す概略図である。ここで、図５（Ａ）は図２のＡ−Ａ線断面図であり、図５（Ｂ）は、素子形成面側から透視的に見た平面図である。
【００６７】
図５（Ａ）によれば、データ書き込み用の電磁コイル素子４４は、垂直磁気記録用であり、バッキングコイル部４４０と、主磁極層４４１と、ギャップ層４４２と、書き込みコイル層４４３と、書き込みコイル絶縁層４４４と、補助磁極層４４５とを備えている。４５は、この電磁コイル素子４４とデータ書き込み用のＭＲ効果素子４３との間の磁気的シールドの役目を果たす素子間シールド層である。
【００６８】
主磁極層４４１は、コイル層４４３によって誘導された磁束を、書き込みがなされる磁気ディスクの垂直磁気記録層まで収束させながら導くための導磁路であり、主磁極主要層４４１１及び主磁極補助層４４１０から構成されている。ここで、主磁極層４４１のヘッド端面３００側の端部における層厚方向の長さ（厚さ）は、この主磁極主要層４４１１のみの層厚に相当しており小さくなっている。この結果、高記録密度化に対応した微細な書き込み磁界を発生させることができる。
【００６９】
補助磁極層４４５のヘッド端面３００側の端部は、補助磁極層４４５の他の部分よりも層断面が広いトレーリングシールド部４４５０となっている。トレーリングシールド部４４５０は、主磁極層４４１のＡＢＳ側の端とギャップ層４４２を介して対向している。このようなトレーリングシールド部４４５０を設けることによって、ヘッド端面３００近傍におけるトレーリングシールド部４４５０の端部と主磁極層４４１の端部との間において磁界勾配がより急峻になる。この結果、信号出力のジッタが小さくなって読み出し時のエラーレートを小さくすることができる。
【００７０】
書き込みコイル層４４３は、１ターンの間に少なくとも主磁極層４４１及び補助磁極層４４５の間を通過するように形成されている。書き込みコイル絶縁層４４４は、書き込みコイル層４４３を取り囲んでおり、書き込みコイル層４４３と主磁極層４４１及び補助磁極層４４５との間を電気的に絶縁するために設けられている。
【００７１】
書き込みコイル絶縁層４４４の大きさに関しては、図５（Ｂ）に示すように、トラック幅方向の幅ＷＣＩ′が、書き込みコイル層４４３全体を絶縁するのに必要な最小幅ＷＣ′よりも大きくて、少なくとも４６μｍ又はそれ以上となっており、トラック幅方向に垂直な方向の長さＬＣＩ′が、書き込みコイル層４４３全体を絶縁するのに必要な最小長ＬＣ′よりも大きくて、少なくとも７５μｍ又はそれ以上となっている。
【００７２】
このような書き込みコイル絶縁層４４４において、熱膨張率ｌＩＮは、少なくとも３０×１０−６／Ｋ又はそれ以上に設定されており、ヤング率ＹＩＮは、１ＧＰａ以上であって４ＧＰａ以下に設定されている。なお、最小幅ＷＣ′及び最小長ＬＣ′は、書き込みコイル層４４３のトラック幅方向の幅及びトラック幅方向に垂直な方向の長さよりもそれぞれ、０.１〜１μｍ程度大きな値となるが、実質的に、書き込みコイル層４４３自体の幅及び長さとみなしてもよい。
【００７３】
書き込みコイル絶縁層４４４の大きさ、熱膨張率ｌＩＮ及びヤング率ＹＩＮが、このような適切な範囲に設定されている場合、のちに実施例として示すように、十分な大きさと適切な硬さを有する書き込みコイル絶縁層４４４が、環境温度上昇分の熱を十分に吸収して大きく膨張し、環境温度の影響を、主に磁気ヘッド素子のＡＢＳとは別の方向に逃がす働きをする。その結果、磁気ヘッド素子の他の部分の熱膨張が抑制され、しかも磁気ヘッド素子端が大きく磁気ディスク方向に押し出されることが回避される。これにより、特別の構成要素を新たにヘッド内部に設置することなく、環境温度に起因して磁気ヘッド素子端が突出するＴＰＴＰ現象が、確実に抑制される。
【００７４】
また、図５（Ａ）によれば、電磁コイル素子４４において、素子間シールド層４５と主磁極層４４１との間に、バッキングコイル部４４０が設けられている。バッキングコイル部４４０は、バッキングコイル層４４００及びバッキングコイル絶縁層４４０１から形成されており、主磁極層４４１及び補助磁極層４４５から発生してＭＲ効果素子４３内の上下部シールド層を経由する磁束ループを打ち消す磁束を発生させて、磁気ディスクへの不要な書き込み又は消去動作である広域隣接トラック消去（ＷＡＴＥ）現象の抑制を図っている。
【００７５】
ここで、このバッキングコイル部４４０のバッキングコイル絶縁層４４０１が、上述した範囲の大きさ、熱膨張率ｌＩＮ及びヤング率ＹＩＮ、を有していることも好ましい。すなわち、図５（Ｂ）に示すように、トラック幅方向の幅ＷＣＩ″が、バッキングコイル層４４００全体を絶縁するのに必要な最小幅ＷＣ″よりも大きくて、少なくとも４６μｍ又はそれ以上であって、トラック幅方向に垂直な方向の長さＬＣＩ″が、バッキングコイル層４４００全体を絶縁するのに必要な最小長ＬＣ″よりも大きくて、少なくとも７５μｍ又はそれ以上となっており、このようなバッキングコイル絶縁層４４０１において、４４０１の熱膨張率ｌＩＮが、少なくとも３０×１０−６／Ｋ又はそれ以上に設定されており、ヤング率ＹＩＮが、１ＧＰａ以上であって４ＧＰａ以下に設定されていることも好ましい。この場合においても、環境温度に起因したＴＰＴＰ現象が確実に抑制される。
【００７６】
ここで、書き込みコイル絶縁層４４４、及びバッキングコイル絶縁層４４０１のうち少なくとも一方が、上述した条件を満たしていればよい。さらに、書き込みコイル層が２層以上の積層構造であり、これに対応して書き込みコイル絶縁層が２層以上の積層構造となっている場合においても、いずれかの層が上述した条件を満たしていれば、環境温度に起因したＴＰＴＰ現象が確実に抑制される。
【００７７】
図６（Ａ）は、図２の薄膜磁気ヘッドが一実施形態として備えている発熱部３５の構成を示す、素子形成面側から透視的に見た平面図であり、図６（Ｂ）は、発熱部３５が設けられる場合のヘッド内での位置を概略的に示す、図２のＡ−Ａ線断面図である。
【００７８】
図６（Ａ）によれば、発熱部３５は、１本のラインを層内で蛇行させた発熱ライン層３５０と、発熱ライン層３５０の両端にそれぞれ接続された引き出しライン層３５１とを有しており、所定の長さの通電路となっている。発熱ライン層３５０は、矩形波状に蛇行するように形成された上り部３５００及び上り部３５０１とを有している。引き出しライン層３５１の一端は、それぞれ駆動端子電極３８に接続されており、発熱部３５は、この駆動端子電極３８を介して、発熱制御回路から発熱用の電力供給を受ける。なお、発熱ライン層３５０の形状は、このような矩形波状に限られるものではなく、例えば、１本のライン状、コ字状、又は螺旋状であってもよい。
【００７９】
発熱ライン層３５０は、例えば、０.１〜５μｍ程度の厚さを有しており、例えば、ＮｉＣｕ、ＮｉＣｒ、Ｔａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ａｕ又はＮｉＦｅ等を含む材料からなることが好ましい。また、引き出しライン層３５１は、発熱ライン層３５０と同じ材料であってもよい。
【００８０】
このような構成を有する発熱部３５は、薄膜磁気ヘッド内において、例えば、図６（Ｂ）に示す位置Ｐ１〜Ｐ４のいずれの箇所に設置されていてもよい。すなわち、被覆層３９内であって電磁コイル素子３４の直上のヘッド端面３００に近い位置（Ｐ１）であってもよいし、ＭＲ効果素子３２と電磁コイル素子３４との間のヘッド端面３００に近い位置（Ｐ２）であってもよいし、磁気ヘッド素子３２のヘッド端面３００とは反対側であって、書き込みコイル絶縁層３４４の上方（Ｐ３）又は下方（Ｐ４）であってもよい。特に、発熱部３５が位置Ｐ２に設置されている場合、他の位置と比較して、電力消費の点で磁気ヘッド素子端の突出効率が非常に良く、突出レスポンスも良好となっている。
【００８１】
図７は、図１の磁気ディスク装置が一実施形態として備えている記録再生及び発熱制御回路１３の回路構成を示すブロック図である。
【００８２】
図７において、７０は制御ＬＳＩ、７１は、制御ＬＳＩ７０から記録データを受け取るライトゲート、７２はライト回路、７３は、発熱部３５への電流値の制御用テーブル等を格納するＲＯＭ、７５は、ＭＲ効果素子３３へセンス電流を供給する定電流回路、７６は、ＭＲ効果素子３３の出力電圧を増幅する増幅器、７７は、制御ＬＳＩ７０に対して再生データを出力する復調回路、９８は温度検出器、９９は、発熱部３５の制御回路をそれぞれ示している。
【００８３】
制御ＬＳＩ７０から出力される記録データは、ライトゲート７１に供給される。ライトゲート７１は、制御ＬＳＩ７０から出力される記録制御信号が書き込み動作を指示するときのみ、記録データをライト回路７２へ供給する。ライト回路７２は、この記録データに従ってコイル層３４３に書き込み電流を流し、電磁コイル素子３４により磁気ディスク上に書き込みを行う。
【００８４】
制御ＬＳＩ７０から出力される再生制御信号が読み出し動作を指示するときのみ、定電流回路７５からＭＲ積層体３３２に定電流が流れる。このＭＲ効果素子３３により再生された信号は増幅器７６で増幅された後、復調回路７７で復調され、得られた再生データが制御ＬＳＩ７０に出力される。
【００８５】
発熱部制御回路７９は、制御ＬＳＩ７０から出力される発熱部ＯＮ／ＯＦＦ信号及び発熱部電流値制御信号を受け取る。この発熱部ＯＮ／ＯＦＦ信号がオン動作指示である場合、電流が発熱部３５の発熱ライン層３５０に流れる。この際の電流値は、発熱部電流値制御信号に応じた値に制御される。制御ＬＳＩ７０は、記録再生動作の状況、及び温度検出器７８による温度測定値等に基づいて、これらの発熱部ＯＮ／ＯＦＦ信号及び発熱部電流値制御信号の値を決定する。このように、記録／再生動作制御信号系とは独立して、発熱部ＯＮ／ＯＦＦ信号及び発熱部電流値制御信号系を設けることによって、記録再生動作に連動した発熱部３５への通電のみならず、より多様な通電モードを実現することができる。
【００８６】
しかしながら、実際には、温度検出器７８による温度測定値のみによって環境温度を適切に決定することは非常に困難であり、環境温度に起因するＴＰＴＰ現象が大きい場合、上述した制御がうまく発揮されない場合も生じる。これに対して、本発明においては、コイル絶縁層の大きさ、熱膨張率及びヤング率を適切に規定することによって、このように決定が困難な環境温度に起因するＴＰＴＰ現象が、確実に抑制されている。従って、制御ＬＳＩ７０が決定した発熱部電流値制御信号の値を用いて、所望の適切な磁気ヘッド素子端の突出を得ることが可能となる。
【００８７】
なお、記録再生及び発熱制御回路１３の回路構成は、図７に示したものに限定されるものでないことは明らかである。記録制御信号及び再生制御信号以外の信号で書き込み動作及び読み出し動作を特定してもよい。また、少なくとも書き込み動作時及び読み出し動作時の両方で発熱部３５を発熱させることが望ましいが、書き込み動作時若しくは読み出し動作時の一方でのみ、又は書き込み動作及び読み出し動作が連続する一定期間内において継続して発熱部３５を発熱させることも可能である。さらに、発熱部３５に通電する電流として、直流だけではなく、交流又はパルス電流等を用いることも可能である。
【００８８】
以下、本発明による薄膜磁気ヘッドにおける、環境温度に起因するＴＰＴＰ現象を抑制する効果について、シミュレーションによる実施例及び比較例を用いて説明する。
【００８９】
図８（Ａ）は、以下のシミュレーションに用いた薄膜磁気ヘッドモデルのうち、書き込みコイル絶縁層３４４の部分を概略的に示した斜視図であり、図８（Ｂ）は、環境温度に起因するＴＰＴＰ現象による磁気ヘッド素子端の突出を示すグラフにおける、座標の取り方を表す概略図である。
【００９０】
図８（Ａ）によれば、以下に示す実施例の書き込みコイル絶縁層３４４は、書き込みコイル層３４３が２層構造であることに対応して、上下部書き込みコイル絶縁層３４４１及び３４４０から構成されている。ここで、上下部書き込みコイル絶縁層３４４１及び３４４０のトラック幅方向の幅の半分１／２×ＷＣＩは、書き込みコイル層３４３全体を絶縁するのに必要な最小幅の半分１／２×ＷＣ＝１９μｍよりも大きく、１／２×４６μｍ＝２３μｍ以上である５０μｍ（ＷＣＩ＝１００μｍ）となっており、トラック幅方向に垂直な方向の長さＬＣＩは、書き込みコイル層３４３全体を絶縁するのに必要な最小長ＬＣ＝３０μｍよりも大きく、７５μｍ以上である１５０μｍとなっている。
【００９１】
なお、上下部書き込みコイル絶縁層３４４１及び３４４０の層厚ｔＵＣＩ及びｔＬＣＩは、それぞれ３μｍ及び１.１μｍであり、これらの値は、以下に示すいずれの実施例及び比較例においても同じである。
【００９２】
図８（Ｂ）によれば、以下に示す、ＴＰＴＰ現象による磁気ヘッド素子端の突出を示すグラフにおいては、横軸が、同図中のｘ軸であって、積層方向におけるヘッド端面３００（ＡＢＳ３０）上での位置となる。この際、プラスの方向は、トレーリングエッジに向かう方向であり、ゼロ基準点は、スライダ基板２１０の素子形成面３１の位置となる。また、縦軸は、同図中のｙ軸であって、ヘッド端面３００（ＡＢＳ３０）上の対象位置における、ヘッド端面３００（ＡＢＳ３０）に垂直な方向での突出量である。この際、プラスの方向は、磁気ディスクに向かう方向であり、ゼロ基準点は、パッド２１００のリーディング側のエッジの位置となる。以下、横軸及び縦軸をこのようなｘ軸及びｙ軸としたＴＰＴＰ現象による磁気ヘッド素子端の突出を示すグラフを、ＴＰＴＰプロファイルとする。なお、被覆層３９も当然に突出し、このＴＰＴＰプロファイルに影響を与えるが、以下に示すＴＰＴＰプロファイルは、例えば、被覆層３９のトレーリングエッジに適切なリセス部８０を設けて、被覆層３９の端が最下点にならないように対策を講じた結果となっている。
【００９３】
図９は、シミュレーションによって明らかとなったＴＰＴＰ現象の様子を示す断面図である。
【００９４】
同図によれば、薄膜磁気ヘッドが、環境温度の増加に対応する熱量を受けることによって、磁気ヘッド素子３２、すなわちＭＲ効果素子３３及び電磁コイル素子３４のヘッド端面３００側の端が、突出することがわかる。この突出は、すなわち、ヘッド端面３００における、磁気ヘッド素子３２端に位置する部分近傍の隆起とも把握される。また、磁気ヘッド素子３２全体及び被覆層３９全体の変形に伴って、トレーリングエッジ付近も結果的に突出する傾向が見られる。ここで、このようなヘッド端面３００の隆起の様子が、ＴＰＴＰプロファイルに相当する。
【００９５】
図１０は、大きさ及びヤング率の異なる書き込みコイル絶縁層を有する実施例及び比較例におけるＴＰＴＰプロファイルを示すグラフである。
【００９６】
まず、同図に結果を示したシミュレーションにおいて用いられたヘッドサンプルにおける、書き込みコイル絶縁層の各パラメータを表１に示す。
【表１】
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【００９７】
表１によれば、実施例１においてのみ、書き込みコイル絶縁層の幅ＷＣＩが４６μｍよりも大きい１００μｍとなっていて、さらに長さＬＣＩが７５μｍよりも大きい１５０μｍとなっており、さらに、ヤング率ＹＩＮが１〜４ＧＰａの範囲内にある。なお、熱膨張率ｌＩＮは、いずれのヘッドサンプルにおいても９０×１０−６／Ｋとなっている。
【００９８】
図１０によれば、比較例１〜３のＴＰＴＰプロファイルはいずれも同様であって、ＭＲ積層体位置と書き込みギャップ層位置の間にくる突出量の最大ピークはいずれも３.２〜３.３ｎｍ程度の値を示している。これに対して、実施例１のＴＰＴＰプロファイルにおいては、その最大ピーク値が約２.７ｎｍであり、ＴＰＴＰ現象が十分かつ確実に抑制されていることが理解される。すなわち、ＴＰＴＰ現象の十分かつ確実な抑制のためには、書き込みコイル絶縁層の大きさを、所定の大きさ以上に規定する必要があることが理解される。
【００９９】
さらに、図１０によれば、比較例２は、実施例１と同じく十分な大きさの書き込みコイル絶縁層を有しているにもかかわらず、ＴＰＴＰ現象は実施例１に比較して大きくなってしまっている。従って、環境温度に起因するＴＰＴＰ現象を確実に抑制するためには、書き込みコイル絶縁層の大きさを所定の大きさ以上に設定しただけでは不十分であって、同層のヤング率も所定の範囲に規定する必要があることが理解される。
【０１００】
まず、書き込みコイル絶縁層の大きさの規定について、図１１及び図１２を用いて説明する。
【０１０１】
図１１は、大きさの異なる書き込みコイル絶縁層を有する実施例及び比較例におけるＴＰＴＰプロファイルを示すグラフである。
【０１０２】
同図に結果を示したシミュレーションにおいて用いられたヘッドサンプルにおける、書き込みコイル絶縁層の各パラメータを表２に示す。
【表２】
2007323761.tif 000004
【０１０３】
表２によれば、ヤング率ＹＩＮ及び熱膨張率ｌＩＮは、いずれのサンプルにおいても、それぞれ１ＧＰａ及び９０×１０−６／Ｋとなっているが、各サンプルにおいて書き込みコイル絶縁層の大きさが異なっている。比較例５においては、幅ＷＣＩのみが実施例２と同じ寸法になっている。
【０１０４】
図１１によれば、比較例４、比較例５、実施例２と、書き込みコイル絶縁層が大きくなるに従って、ＴＰＴＰプロファイルにおける突出量の最大ピーク値が順次減少する。すなわち、ＴＰＴＰ現象の十分かつ確実な抑制は、実施例２のように、書き込みコイル絶縁層が十分な大きさを有していることを必要とすることが理解される。
【０１０５】
図１２は、書き込みコイル絶縁層において種々の大きさを有するヘッドサンプルにおける突出量の最大ピーク値を示すグラフである。同図には、種々の書き込みコイル絶縁層の幅ＷＣＩを有するヘッドサンプルの各々における、書き込みコイル絶縁層の長さＬＣＩと突出量の最大ピーク値との関係が表されている。
【０１０６】
用いたヘッドサンプルは、いずれも書き込みコイル絶縁層のヤング率ＹＩＮが１ＧＰａであって、熱膨張率ｌＩＮが９０×１０−６／Ｋである。また、同図の縦軸である突出量の最大ピーク値は、書き込みコイル絶縁層の大きさが幅ＷＣＩ×長さＬＣＩ＝４６μｍ×４５μｍであって、ヤング率ＹＩＮが６ＧＰａであり、熱膨張率ｌＩＮが３０×１０−６／Ｋである、従来のヘッドでの突出量の最大ピーク値を１００％とした際の規格値となっている。
【０１０７】
図１２によれば、書き込みコイル絶縁層の幅ＷＣＩが、４６μｍ、７０μｍ、１００μｍのいずれのヘッドサンプルにおいても、長さＬＣＩが５０μｍを超えて少なくとも７５μｍ以上となると、従来ヘッドでの突出量の最大ピーク値である１００％を、安定して大幅に下回り、従来よりも十分かつ確実に改善されていることがわかる。書き込みコイル絶縁層の幅ＷＣＩに関しては、その値が４６μｍ、７０μｍ、１００μｍと大きくなるに従って、突出量の最大ピーク値が減少し、ＴＰＴＰ現象がより抑制されていくことがわかるが、少なくとも幅ＷＣＩが４６μｍ又はそれ以上であれば、従来よりも十分に改善されていることがわかる。
【０１０８】
すなわち、ＴＰＴＰ現象の十分かつ確実な抑制は、このように、書き込みコイル絶縁層の長さＬＣＩと幅ＷＣＩとの両方が、規定された十分大きな値又はそれ以上の値に設定されていることが非常に重要であることが理解される。なお、書き込みコイル絶縁層の大きさは、当然に上限を有しており、スライダ基板の素子形成面における形成可能領域の面積範囲内に、物理的に収められなければならないことは明らかである。
【０１０９】
次に、書き込みコイル絶縁層の熱膨張率ｌＩＮ及びヤング率ＹＩＮの規定について、図１３を用いて説明する。
【０１１０】
図１３は、種々の熱膨張率ｌＩＮ及びヤング率ＹＩＮを有するヘッドサンプルにおける突出量の最大ピーク値を示すグラフである。
【０１１１】
用いたヘッドサンプルは、いずれも書き込みコイル絶縁層の大きさが、幅ＷＣＩ×長さＬＣＩ＝１００μｍ×１５０μｍである。また、同図の縦軸である突出量の最大ピーク値は、ヤング率ＹＩＮ及び熱膨張率ｌＩＮがそれぞれ従来値の６ＧＰａ及び３０×１０−６／Ｋであるヘッドでの突出量の最大ピーク値を１００％とした際の規格値となっている。
【０１１２】
図１３によれば、熱膨張率ｌＩＮが３０×１０−６／Ｋのヘッドサンプルにおいて、突出量の最大ピーク値は、ヤング率ＹＩＮが１ＧＰａ以上であって４ＧＰａ以下であれば、１００％未満となって従来よりも改善されていることがわかる。これに対して、ヤング率ＹＩＮがこの範囲外である場合、概ね１００％か又はそれ以上であり、ＴＰＴＰ現象の抑制効果はほとんど見られない。また、熱膨張率ｌＩＮが６０、９０及び１２０×１０−６／Ｋの各ヘッドサンプルにおいては、ヤング率ＹＩＮが１ＧＰａよりも小さくなると、突出量の最大ピーク値が急激に増大してしまうことがわかる。
【０１１３】
さらに、熱膨張率ｌＩＮが６０×１０−６／Ｋ、又はそれ以上のヘッドサンプルにおいては、ヤング率ＹＩＮが１ＧＰａ以上であって４ＧＰａ以下であれば、突出量の最大ピーク値が、確実に１００％未満となって従来よりも大幅に改善されていることがわかる。
【０１１４】
以上、図１０〜１３に示した結果により、トラック幅方向の幅ＷＣＩが、コイル層全体を絶縁するのに必要な最小幅ＷＣよりも大きくて、少なくとも４６μｍ又はそれ以上であり、コイル絶縁層のトラック幅方向に垂直な方向の長さＬＣＩが、コイル層全体を絶縁するのに必要な最小長ＬＣよりも大きくて、少なくとも７５μｍ又はそれ以上であるコイル絶縁層において、熱膨張率ｌＩＮが、少なくとも３０×１０−６／Ｋ又はそれ以上であり、ヤング率ＹＩＮが、１ＧＰａ以上であって４ＧＰａ以下であれば、環境温度に起因するＴＰＴＰ現象を確実に十分抑制可能であることがわかる。さらに、コイル絶縁層の熱膨張率ｌＩＮが６０×１０−６／Ｋ以上であれば、環境温度に起因するＴＰＴＰ現象をより確実に十分抑制可能であることが理解される。
【０１１５】
以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】本発明による磁気ディスク装置の一実施形態における要部の構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】本発明によるＨＧＡ、及びこのＨＧＡの先端部に装着されている薄膜磁気ヘッドの一実施形態を示す斜視図である。
【図３】本発明による薄膜磁気ヘッドの一実施形態における要部の構成を示す、図２のＡ−Ａ線断面図、及びそのＡ−Ａ線断面を含む斜視図である。
【図４】本発明による薄膜磁気ヘッドの変更態様における要部の構成を示す概略図である。
【図５】本発明による薄膜磁気ヘッドの他の実施形態における要部の構成を示す概略図である。
【図６】図２の薄膜磁気ヘッドが一実施形態として備えている発熱部の構成を示す、素子形成面側から透視的に見た平面図、及び発熱部が設けられる場合のヘッド内での位置を概略的に示す、図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図７】図１の磁気ディスク装置が一実施形態として備えている記録再生及び発熱制御回路１３の回路構成を示すブロック図である。
【図８】以下のシミュレーションに用いた薄膜磁気ヘッドモデルのうち、書き込みコイル絶縁層の部分を概略的に示した斜視図、及び環境温度に起因するＴＰＴＰ現象による磁気ヘッド素子端の突出を示すグラフにおける、座標の取り方を表す概略図である
【図９】シミュレーションによって明らかとなったＴＰＴＰ現象の様子を示す断面図である。
【図１０】大きさ及びヤング率の異なる書き込みコイル絶縁層を有する実施例及び比較例におけるＴＰＴＰプロファイルを示すグラフである。
【図１１】大きさの異なる書き込みコイル絶縁層を有する実施例及び比較例におけるＴＰＴＰプロファイルを示すグラフである。
【図１２】書き込みコイル絶縁層において種々の大きさを有するヘッドサンプルにおける突出量の最大ピーク値を示すグラフである。
【図１３】種々の熱膨張率ｌＩＮ及びヤング率ＹＩＮを有するヘッドサンプルにおける突出量の最大ピーク値を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１１７】
１０  磁気ディスク
１１  スピンドルモータ
１２  アセンブリキャリッジ装置
１３  記録再生（及び発熱）制御回路
１４  駆動アーム
１５  ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）
１６  ピボットベアリング軸
１７  ヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）
２０  サスペンション
２１  スライダ
２１０  スライダ基板
２１００  パッド
２２  ロードビーム
２３  フレクシャ
２４  ベースプレート
２５  配線部材
３０  浮上面（ＡＢＳ）
３００  ヘッド端面
３１  素子形成面
３２  磁気ヘッド素子
３３、４３  ＭＲ効果素子
３３０  下部シールド層
３３２  ＭＲ積層体
３３４  上部シールド層
３４、４０、４１、４４  電磁コイル素子
３４０  下部磁極層
３４００  下部ヨーク層
３４０１  下部磁極部
３４１  書き込みギャップ層
３４２  上下部コイル絶縁層
３４３、４０３、４４３  書き込みコイル層
３４３０  下部書き込みコイル層
３４３１  上部書き込みコイル層
３４４、４０４、４１４、４２４、４４４  書き込みコイル絶縁層
３４４０、４１４０、４２４０  下部書き込みコイル絶縁層
３４４１、４１４１、４２４１  上部書き込みコイル絶縁層
３４５  上部磁極層
３４５０  上部磁極部
３４５１  上部ヨーク層
３５  発熱部
３５０  発熱ライン層
３５００  上り部
３５０１  下り部
３５１  引き出しライン層
３６、３７  信号端子電極
３８  駆動端子電極
３９  被覆層
４４０  バッキングコイル部
４４００  バッキングコイル層
４４０１  バッキングコイル絶縁層
４４１  主磁極層
４４１０  主磁極補助層
４４１１  主磁極主要層
４４２  ギャップ層
４４５  補助磁極層
４４５０  トレーリングシールド部
７０  制御ＬＳＩ
７１  ライトゲート
７２  ライト回路
７３  ＲＯＭ
７５  定電流回路
７６  増幅器
７７  復調回路
７８  温度検出器
７９  発熱部制御回路
８０  リセス部
【図１】
2007323761.tif 000005
【図２】
2007323761.tif 000006
【図３】
2007323761.tif 000007
【図４】
2007323761.tif 000008
【図５】
2007323761.tif 000009
【図６】
2007323761.tif 000010
【図７】
2007323761.tif 000011
【図８】
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【図９】
2007323761.tif 000013
【図１０】
2007323761.tif 000014
【図１１】
2007323761.tif 000015
【図１２】
2007323761.tif 000016
【図１３】
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